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裸眼冲探PDC钻头设计与钻进仿真研究
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作者 徐小峰 吴艳 +2 位作者 宋巍 况雨春 廖利梅 《石油机械》 北大核心 2025年第5期56-62,共7页
冲探钻头是老井重入作业中疏通井眼的关键钻具。为解决老井裸眼冲探过程频繁侧钻出新井眼以至井眼丢失等问题,研制了一种裸眼冲探PDC钻头。该钻头采用凸内锥形冠形、四刀翼双排混合布齿与深流道设计,基于PDC钻头布齿结构力平衡优化模型... 冲探钻头是老井重入作业中疏通井眼的关键钻具。为解决老井裸眼冲探过程频繁侧钻出新井眼以至井眼丢失等问题,研制了一种裸眼冲探PDC钻头。该钻头采用凸内锥形冠形、四刀翼双排混合布齿与深流道设计,基于PDC钻头布齿结构力平衡优化模型分析了钻头钻进过程中受到的力和扭矩,并对设计的冲探PDC钻头进行了不平衡力分析,建立了钻柱-钻头-岩石全耦合动力学模型,对冲探钻头与传统钻头的钻进轨迹进行了仿真与对比。研究结果表明:裸眼冲探PDC钻头受到的不平衡力占比在6.29%以内,钻头的稳定性能未因凸内锥冠形而削弱。在有、无弯角螺杆的2种情况下,冲探PDC钻头的导向性能均优于传统钻头,找眼能力强,工作安全可靠,满足老井重入作业需求。研究结果可为储气库老井重入作业提供一种可行的钻头设计思路。 展开更多
关键词 裸眼冲探 pdc钻头 老井重入 导向钻具 钻进轨迹 钻头设计
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新型PDC钻头切削齿破岩仿真实验研究
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作者 罗晨旭 高君毫 +3 位作者 曾嘉玮 王登科 卢多 陈聪 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期218-224,共7页
为探究PDC钻头切削岩层仿真过程中不同工作参数对破岩率的影响,基于EDEM软件建立了新型PDC钻头的单个切削齿的离散元仿真,模拟了单个切削齿切削岩壁的动态过程,分析了切削齿分别在不同自身角度、切入岩壁夹角、钻头转速、牵引速度等关... 为探究PDC钻头切削岩层仿真过程中不同工作参数对破岩率的影响,基于EDEM软件建立了新型PDC钻头的单个切削齿的离散元仿真,模拟了单个切削齿切削岩壁的动态过程,分析了切削齿分别在不同自身角度、切入岩壁夹角、钻头转速、牵引速度等关键因素下的破岩状况,通过粘结键的破坏数量得到各因素下的破岩率。结果表明:切削齿自身角度和牵引速度是影响破岩率的主要因素,切入岩壁夹角和钻头转速是影响破岩率的次要因素。当切削齿自身角度为70°、切入岩壁夹角为30°、钻头转速为31.4 rad/s、牵引速度为0.25 m/s时破岩率最高。在相同条件下,圆柱形切削齿破岩率为57.66%,圆台形切削齿破岩率为56.36%,但圆台形切削齿的磨损量比圆柱形切削齿降低29.72%,有效地提高了刀具的使用寿命,具有更好的破岩性能。研究结果可为EDEM模拟切削齿破岩过程中PDC钻头切削齿的设计及施工参数的选择提供参考依据。 展开更多
关键词 pdc钻头 EDEM 单齿切削 破岩过程 破岩率
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复合冲击载荷抑制PDC钻头破岩粘滑振动的试验研究 被引量:2
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作者 张恒 袁光杰 +3 位作者 倪红坚 杨恒林 付利 王元 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第2期69-75,共7页
深井超深井钻井过程中,PDC钻头的粘滑振动是导致钻头非正常磨损的主要原因之一。为探索复合冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响机制,利用冲击破岩试验装置研究了PDC钻头破岩过程中粘滑振动的发展规律;在此基础上,通过引入复合冲击载荷,分... 深井超深井钻井过程中,PDC钻头的粘滑振动是导致钻头非正常磨损的主要原因之一。为探索复合冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响机制,利用冲击破岩试验装置研究了PDC钻头破岩过程中粘滑振动的发展规律;在此基础上,通过引入复合冲击载荷,分析了轴扭复合冲击载荷对PDC钻头破岩过程中粘滑振动的影响规律。研究发现:固定驱动转速条件下,随着送钻速度增快,PDC钻头的粘滑振动会明显增强;当平均钻压为20.12 kN时,粘滑比为1.31,钻头出现了间断停滞现象;粘滑振动的主频为冲击破岩试验装置扭转加载模块的一阶固有频率,复合冲击可以明显降低PDC钻头的粘滑现象,表现为主频处对应的转速显著降低;在试验参数范围内,频率50和100 Hz的复合冲击对粘滑振动的抑制效果最为明显。研究结果可为抑制PDC钻头破岩粘滑振动和研制复合冲击破岩工具提供指导。 展开更多
关键词 复合冲击钻井 pdc钻头 粘滑振动 钻井提速 破岩试验
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深水浅层内外排屑双级喷射PDC钻头二开钻进井底流场特性
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作者 陈绪跃 金铭 +4 位作者 杨进 高德利 邹蚁麒 杨奇奇 武昌圻 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2848-2858,共11页
为提高深水浅层二开钻进机械钻速与钻头进尺,提出了一种深水浅层内外排屑双级喷射PDC钻头。基于计算流体力学方法,建立了内外排屑双级喷射PDC钻头二开钻进井底流场的数值仿真模型;采用标准k-ε双方程模型分析其流场特性,探究双级射流结... 为提高深水浅层二开钻进机械钻速与钻头进尺,提出了一种深水浅层内外排屑双级喷射PDC钻头。基于计算流体力学方法,建立了内外排屑双级喷射PDC钻头二开钻进井底流场的数值仿真模型;采用标准k-ε双方程模型分析其流场特性,探究双级射流结构对二开井底流场特性的影响规律;分析内外排屑通道分隔壁直径、二级喷嘴位置和分隔壁高度等关键参数对岩屑运移轨迹和水力屏蔽现象的影响机制。研究结果表明:双级射流结构对岩屑的运移影响显著,岩屑颗粒以螺旋运动方式上返;内外分隔壁设计有助于抑制水力屏蔽现象,内外排屑通道内部均有旋流出现;随着分隔壁直径增加,通过内排屑通道的颗粒增多;考虑岩屑运移效果,分隔壁直径越大,越有利于携岩;二级喷嘴位置影响岩屑运动轨迹的螺旋方向,当二级喷射结构位于排屑通道中部时,岩屑运移呈直线运动,但岩屑易在刀翼前后堆积;当分隔壁高度超过顶部一级喷嘴位置时,有利于减小水力能量损失,使更多的岩屑颗粒进入内部排屑通道,便于岩屑上返。 展开更多
关键词 深水浅层 双级喷射钻井 内外排屑双级喷射pdc钻头 井底流场特性
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基于黏聚力单元的PDC钻头冲击破碎硬岩数值模拟
5
作者 高峰 史怀忠 +3 位作者 黄中伟 赫文豪 熊超 傅新康 《石油机械》 北大核心 2025年第10期109-114,共6页
地下深部油气储层岩石硬度较大,常规钻井方式下PDC钻头的钻进效率较低。冲击钻井对硬岩的破碎效果表现较好,但冲击作用下PDC钻头破碎硬岩的损伤机理尚不清楚。为此,基于黏聚力单元建立了PDC钻头冲击破岩数值模型,设置了常用的模型参数,... 地下深部油气储层岩石硬度较大,常规钻井方式下PDC钻头的钻进效率较低。冲击钻井对硬岩的破碎效果表现较好,但冲击作用下PDC钻头破碎硬岩的损伤机理尚不清楚。为此,基于黏聚力单元建立了PDC钻头冲击破岩数值模型,设置了常用的模型参数,模拟分析了冲击作用下岩石的裂纹演化及应力分布特征,并定量提取岩石损伤数据进行研究。研究结果发现,PDC钻头轴向冲击破岩表现出明显的阶段性,初期形成多个独立破坏区域,随着冲击能量积累最终融合形成网状损伤区,可进一步提高破岩效率。此过程中应力主要集中于齿下并呈圆弧状向外传播;不同轴向冲击频率对岩石损伤模式产生显著影响,低频冲击(10和20 Hz)导致更高的拉伸损伤占比,并促进裂纹体积增长,最终形成更深远的破坏;高频冲击(30和40 Hz)尽管初期裂纹增长较快,但受应力波衰减影响,裂纹扩展受限,甚至可能出现裂纹闭合现象。最终发现,20 Hz冲击频率下的拉伸损伤占比最高,表明该频率下破岩模式最优。研究成果可为PDC钻头冲击破岩参数优化提供借鉴。 展开更多
关键词 黏聚力单元 冲击钻井 pdc钻头 损伤演化 裂纹扩展 硬岩
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PDC钻头发展与应用概况 被引量:34
6
作者 王红波 刘娇鹏 +1 位作者 鲁鹏飞 舒尚文 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2011年第4期74-78,共5页
PDC钻头有多种失效形式,本文根据PDC钻头失效的部位对其进行了分类,分析了PDC钻头失效的原因。从提高PDC钻头材料品质、优化制造工艺与结构几个方面介绍了PDC钻头品质提高的途径,最后总结了提高PDC钻头工作效率的方法。
关键词 pdc钻头 钻头寿命 钻井效率
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模块化布齿的新型PDC钻头破岩特性 被引量:7
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作者 田家林 付传红 +4 位作者 杨琳 庞小林 杨志 李友 朱永豪 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期136-141,共6页
针对现有PDC钻头破岩过程中比压会随着磨损增加而迅速减小的特点,设计一种比压可控的模块化PDC钻头(模块钻头)。首先进行模块钻头切削单元布置方法设计,分析和优化钻头的有效切削刃长,在此基础上建立模块钻头切削齿破岩过程的力学模型,... 针对现有PDC钻头破岩过程中比压会随着磨损增加而迅速减小的特点,设计一种比压可控的模块化PDC钻头(模块钻头)。首先进行模块钻头切削单元布置方法设计,分析和优化钻头的有效切削刃长,在此基础上建立模块钻头切削齿破岩过程的力学模型,分析切削面积、切削深度、切削齿半径、载荷之间的关系。通过对比现场试验与算例结果,验证模块钻头的破岩特性。研究结果表明:模块钻头能减小有效切削刃长,保证切削单元的钻进比压,增加切削齿的切削深度、切削面积和切削载荷,提高钻头的有效破岩体积,增加钻头的总进尺。通过模块化布齿设计布置,模块钻头可填补常规PDC钻头与孕镶钻头之间的空白。 展开更多
关键词 钻井 pdc钻头 切削单元 破岩 机械钻速 使用寿命
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PDC钻头流场数值仿真与水力结构优化 被引量:13
8
作者 祝效华 邓福成 +2 位作者 贾彦杰 童华 许建民 《石油机械》 北大核心 2010年第8期1-4,104,共4页
针对φ311.15mm(121/4英寸)井眼采用复合钻进时存在的岩屑量大,钻头处存在重复破碎等问题,在前人研究的基础上,对某区块常用的φ311.15mmPDC钻头进行了水力结构分析与优化。通过数值模拟,得到了钻头表面速度矢量图、喷嘴中心剖面速度矢... 针对φ311.15mm(121/4英寸)井眼采用复合钻进时存在的岩屑量大,钻头处存在重复破碎等问题,在前人研究的基础上,对某区块常用的φ311.15mmPDC钻头进行了水力结构分析与优化。通过数值模拟,得到了钻头表面速度矢量图、喷嘴中心剖面速度矢量图及刀翼表面速度矢量图,并在此基础上确定了水力结构优化方案。仿真结果表明,改进后涡心与射流区的距离增加,漩涡边界流体切入到漫流层中并附壁上返,漩涡强度减弱,漫流区厚度与速度增加,携岩能力提高,清洗与冷却能力增强。 展开更多
关键词 pdc钻头 水力结构 刀翼 喷嘴 CFD
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新型定向井PDC钻头的研制与应用 被引量:21
9
作者 罗恒荣 唐玉响 +2 位作者 徐玉超 沈建文 曹汉原 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2007年第5期86-89,共4页
针对常规PDC钻头在胜利油田临盘区块定向井钻井施工中,工具面不稳定、难以控制、滑动钻进时钻压较小、钻速低的问题,研制出了一种新型定向井PDC钻头。该PDC钻头采用短剖面形状,特殊双重切削布齿结构,又对钻头进行了力平衡设计,把钻头的... 针对常规PDC钻头在胜利油田临盘区块定向井钻井施工中,工具面不稳定、难以控制、滑动钻进时钻压较小、钻速低的问题,研制出了一种新型定向井PDC钻头。该PDC钻头采用短剖面形状,特殊双重切削布齿结构,又对钻头进行了力平衡设计,把钻头的侧向力减到最小,增加了钻头工作时的稳定性。在临盘区块多口定向井的现场应用表明,新型定向井PDC钻头滑动钻进时钻压变化的敏感度小,工具面可控性好,复合钻进机械钻速和定向井机械钻速较常规PDC钻头都有较大幅度提高,且提高了钻井和下套管效率及井身质量。 展开更多
关键词 pdc钻头 定向钻井 机械钻速 胜利油田
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螺杆加PDC钻头复合钻进技术 被引量:29
10
作者 陈养龙 魏风勇 +2 位作者 王宏杰 王新来 王光亮 《断块油气田》 CAS 2002年第4期57-60,共4页
阐述了螺杆加PDC钻头复合钻进技术及其应用效果。结果表明 ,该技术在中原油田钻井中可用于中深部地层的快速钻进 ,大倾角易斜地层中的防斜快打 ,定向井中造完斜后原钻具的直接稳斜钻进和深井、小井眼中的高效钻进 ,对中原油田提高机械钻... 阐述了螺杆加PDC钻头复合钻进技术及其应用效果。结果表明 ,该技术在中原油田钻井中可用于中深部地层的快速钻进 ,大倾角易斜地层中的防斜快打 ,定向井中造完斜后原钻具的直接稳斜钻进和深井、小井眼中的高效钻进 ,对中原油田提高机械钻速 ,缩短建井周期 ,节约钻井成本 。 展开更多
关键词 pdc钻头 复合钻进技术 石油钻井 螺杆钻具 pdc钻头 应用
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PDC钻头的三维设计方法 被引量:10
11
作者 杨丽 陈康民 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第2期35-36,57,共3页
PDC钻头在设计上的最大难度是无法精确定位,一般根据钻头冠部剖面形状的设计参数,靠经验和类比同型钻头来进行设计,设计的反复性比较大。介绍了PDC钻头的三维设计方法以及数据转换方法,从而克服了设计的复杂性,利用三维设计方法和NUMEC... PDC钻头在设计上的最大难度是无法精确定位,一般根据钻头冠部剖面形状的设计参数,靠经验和类比同型钻头来进行设计,设计的反复性比较大。介绍了PDC钻头的三维设计方法以及数据转换方法,从而克服了设计的复杂性,利用三维设计方法和NUMECA分析软件对PDC钻头进行设计和分析,可以大大提高钻头设计的效率。 展开更多
关键词 pdc钻头 钻头设计 剖面 分析软件 三维设计 类比 难度 克服 方法 反复性
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PDC钻头单齿“攻击性”布齿研究及有限元分析 被引量:8
12
作者 张强 李丁 +2 位作者 景文清 胡珊珊 陈治 《石油机械》 北大核心 2014年第10期5-8,共4页
为深入了解PDC钻头的“攻击性”,通过试验及有限元仿真等方法对PDC钻头的几何参数、布齿规律与钻压、扭矩和破岩效率之间的相互关系进行研究分析,得到如下结论:①前倾角A、侧转角B、切削面倾斜角C对“攻击性”影响大小为A〉C〉B,“... 为深入了解PDC钻头的“攻击性”,通过试验及有限元仿真等方法对PDC钻头的几何参数、布齿规律与钻压、扭矩和破岩效率之间的相互关系进行研究分析,得到如下结论:①前倾角A、侧转角B、切削面倾斜角C对“攻击性”影响大小为A〉C〉B,“攻击性”随前倾角A的增大而减小;②前倾角A的适合取值范围为17°~21°;③为保证整个钻头上切削齿“攻击性”的一致性,远离钻头中心的切削齿宜采用稍大的前倾角,可取19°~21°,靠近钻头中心的切削齿宜采用稍小的前倾角,可取17°~19°。PDC钻头的单齿布齿规律将为后续PDC钻头布齿的优化设计和现场钻井施加钻压工艺提供可靠的试验及理论依据,防止连续管等工具在钻井过程中的损坏,提高施工安全系数。 展开更多
关键词 pdc钻头 单齿布齿规律 攻击性 前倾角 侧转角 倾斜角 有限元分析
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PDC钻头的“低转速—高钻压”钻井参数模式及应用 被引量:11
13
作者 彭烨 侯庆勇 +1 位作者 李百胜 刘以明 《钻采工艺》 CAS 2004年第2期18-20,共3页
分析PDC钻头的特性及其机械钻速与钻压和转速间的关系 ,认为钻压和转速有最佳参数组合 ;选择的使用参数 ,既要有利于保护钻头又要提高机械钻速 ,且在其推荐参数范围内。在钻头清洗和冷却充分的情况下 ,PDC钻头的工作参数范围应该是一个... 分析PDC钻头的特性及其机械钻速与钻压和转速间的关系 ,认为钻压和转速有最佳参数组合 ;选择的使用参数 ,既要有利于保护钻头又要提高机械钻速 ,且在其推荐参数范围内。在钻头清洗和冷却充分的情况下 ,PDC钻头的工作参数范围应该是一个连续区间 ,并且 ,随着转速的增大 ,允许施加的最大钻压变小。PDC钻头的钻井参数模式除“高转速 -低钻压”模式外 ,还有“低转速 -高钻压”和“中转速 -中钻压”模式。“低转速 -高钻压”模式主要适用于钻进中硬到硬地层。在毛坝 1井中 ,成功应用了PDC钻头的“低转速 -高钻压”钻井参数模式 。 展开更多
关键词 pdc钻头 钻井参数模式 机械钻速 钻压 转速 灰岩 硬石膏
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PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展 被引量:30
14
作者 陈修平 邹德永 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期87-91,共5页
PDC钻头发生泥包时,切削齿和钻头体上会黏附大量的泥页岩切屑,影响破岩效率,弄清泥包机理是了解泥包影响因素、预防和清除泥包的前提。为此,通过调研、分析近年来国内外PDC钻头泥页岩地层钻进泥包发生机理、防止和清除泥包等方面的大量... PDC钻头发生泥包时,切削齿和钻头体上会黏附大量的泥页岩切屑,影响破岩效率,弄清泥包机理是了解泥包影响因素、预防和清除泥包的前提。为此,通过调研、分析近年来国内外PDC钻头泥页岩地层钻进泥包发生机理、防止和清除泥包等方面的大量文献,从钻井液类型及性能、钻头结构、钻头水力学参数和PDC钻头其他处理等4项技术方面,总结论述了预防和减少PDC钻头泥包的新成果、新方法和新动态。进而认识到:①从微观层面研究泥页岩岩屑与钻头表面的黏附机理是研究泥包机理的未来方向;②通过向水基钻井液中添加化学添加剂以使其具有油基钻井液的性能的方法具有可取性;③预测泥包的钻头结构参数和水力学参数的确定需要大量的实验研究;④建立井底流场特点与钻头泥包的量化关系是今后数值模拟的研究方向。 展开更多
关键词 pdc钻头 钻井液 泥页岩 泥包 机理 防止和清除泥包 对策
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PDC钻头切削深度与切削力之间关系的试验研究 被引量:6
15
作者 郭恒 曹俭 +1 位作者 艾池 虞雪峰 《大庆石油学院学报》 EI CAS 北大核心 1997年第2期23-25,共3页
为了改进PDC钻头设计,在全尺寸试验的基础上,对PDC钻头单齿切削过程进行了试验研究。结果表明:PDC钻头切削深度与切削力之间成幂函数关系,力的变化规律反映了岩石破碎过程中的“跃进式”破碎特点。
关键词 pdc钻头 切削深度 切削力 钻头 试验
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提高胎体式PDC钻头保径性能的研究 被引量:4
16
作者 张绍和 杨昆 +2 位作者 杨期祥 王佳亮 施莉 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2011年第4期5-9,共5页
为了改善胎体式复合片钻头所存在的保径结构设计方案无地层针对性、保径效果不稳定等问题,本文设计了8只以4种方式进行保径的PDC钻头,对钻头保径性能进行了现场实验,结合实验结果,对混目金刚石提高钻头保径效果的机理进行了分析。实验... 为了改善胎体式复合片钻头所存在的保径结构设计方案无地层针对性、保径效果不稳定等问题,本文设计了8只以4种方式进行保径的PDC钻头,对钻头保径性能进行了现场实验,结合实验结果,对混目金刚石提高钻头保径效果的机理进行了分析。实验结果表明,采用浓度15%的20/25目粗颗粒金刚石和10%的50/60目细颗粒金刚石作保径材料的胎体式PDC钻头,其在复杂地层中钻进时的胎体耐磨性能优于采用方型金刚石聚晶保径的PDC钻头,且在一定程度上提高了钻进时效。 展开更多
关键词 pdc钻头 钻探 金刚石 保径
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定向随钻扩孔PDC钻头优化设计及应用 被引量:6
17
作者 杨迎新 周坚 +2 位作者 黄奎林 任海涛 陈炼 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期668-674,共7页
油气井定向随钻扩孔钻井技术主要用于优化井身结构、提高固井质量及预防复杂地层缩颈卡钻等事故的发生,适用于该钻井技术的破岩工具为扩孔钻头。根据塔河油田深井定向随钻扩孔钻井的实际需要,开展了新型钻头的研发。通过对PDC(polycryst... 油气井定向随钻扩孔钻井技术主要用于优化井身结构、提高固井质量及预防复杂地层缩颈卡钻等事故的发生,适用于该钻井技术的破岩工具为扩孔钻头。根据塔河油田深井定向随钻扩孔钻井的实际需要,开展了新型钻头的研发。通过对PDC(polycrystalline diamond compacts,聚晶金刚石)钻头扩孔结构、冠部形状、布齿结构等方面进行优化设计,开发出CK306B型定向随钻扩孔PDC钻头,其中钻头扩孔结构采用二级扩孔设计方案,钻头领眼段的冠部采用"微凸冠顶"结构,钻头的布齿结构根据自平衡原理设置,并对新型随钻扩孔PDC钻头进行稳定性和水力特性的仿真分析。该型钻头在塔河油田深井定向随钻扩孔钻井工程的实际应用中取得良好的使用效果:扩孔井径大于170mm的设计扩孔井径要求,造斜率达到9.9°/30m;扩孔钻头平均进尺达到93m,机械钻速为1.24m/h,分别比国外同类钻头提高50%和4%。研究结果表明:新型定向随钻扩孔钻头在深井条件下钻进是可行的,能够满足井眼轨迹控制和定向扩孔的要求,且将钻头的不平衡系数控制在0.05以内,能提高钻头的稳定性,减少钻头异常失效现象,从而延长钻头的使用寿命。 展开更多
关键词 定向井 随钻扩孔 pdc钻头 优化设计
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导向PDC钻头设计及其在临盘地区的应用 被引量:6
18
作者 罗恒荣 邹德永 +1 位作者 曹继飞 唐玉响 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2011年第5期101-105,共5页
针对常规PDC钻头在胜利油田临盘地区定向井钻进过程中存在的工具面不稳定、井斜角和方位角难以控制、滑动钻进时钻速较低等问题,研究分析了PDC钻头的剖面形状、切削结构、保径设计等对钻头导向性能的影响规律,在此基础上,研制出一种适... 针对常规PDC钻头在胜利油田临盘地区定向井钻进过程中存在的工具面不稳定、井斜角和方位角难以控制、滑动钻进时钻速较低等问题,研究分析了PDC钻头的剖面形状、切削结构、保径设计等对钻头导向性能的影响规律,在此基础上,研制出一种适合临盘地区地层特性的BTM115H型导向PDC钻头。该型PDC钻头采用浅内锥、双圆弧剖面形状,特殊双重切削布齿、短保径设计和侧向力平衡设计,能够有效提高钻头的导向性能和机械钻速。多口定向井的现场应用效果表明,BTM115H型导向PDC钻头在定向钻进过程中,工具面可控性好,复合钻井速度和定向机械钻速较常规PDC钻头都有大幅度提高,为临盘地区的定向井快速钻进提供了有力保障。 展开更多
关键词 pdc钻头 定向井 定向钻井 钻头设计 机械钻速 临盘地区
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硬地层单牙轮-PDC钻扩联合钻头破岩特性 被引量:7
19
作者 李琴 傅文韬 +2 位作者 黄志强 马亚超 谢豆 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第22期2683-2690,共8页
提出了新型单牙轮-PDC钻扩联合钻头,先依靠单牙轮破岩钻孔,释放地应力,产生岩石损伤,再助推PDC钻头刮切破岩。运用有限元法,建立钻扩联合钻头、双级PDC和常规PDC钻头破岩的非线性动力学模型。通过对岩石本构关系进行D-P准则描述以及确... 提出了新型单牙轮-PDC钻扩联合钻头,先依靠单牙轮破岩钻孔,释放地应力,产生岩石损伤,再助推PDC钻头刮切破岩。运用有限元法,建立钻扩联合钻头、双级PDC和常规PDC钻头破岩的非线性动力学模型。通过对岩石本构关系进行D-P准则描述以及确定岩石破碎的判据,分析钻扩联合钻头钻进硬地层的破岩机理,开展了3种钻头动态破岩过程的对比研究。结果表明:钻扩联合钻头在钻进过程中井底井壁的岩石应力得到明显释放,大大提高了岩层可钻性;在硬地层中钻扩联合钻头钻进速度提高的主要原因是拉应力破岩;钻扩联合钻头在硬地层钻进过程中的扭转振动大大降低,破岩效率更高,钻头寿命更长;由于单牙轮领眼破碎岩石的作用,钻扩联合钻头对井底岩石的冲击破碎能力更强,在硬地层中钻进更快。研究结果为新型单牙轮-PDC钻扩联合钻头的研发提供了参考。 展开更多
关键词 硬地层 单牙轮-pdc钻扩联合钻头 破岩机理 拉应力破岩
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PDC钻头水力结构优化设计研究 被引量:24
20
作者 况雨春 曾恒 +1 位作者 周学军 夏宇文 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期60-61,67,共3页
在PDC钻头工作过程中,钻井液对钻头体表面的冲洗、冷却和润滑是保证钻头正常工作的一个非常重要的条件。对PDC钻头而言,水力结构(主要是中心水眼和冠部水道)设计的重要性尤其突出。以前,对钻头水力系统研究只能通过实验的方法进行,研究... 在PDC钻头工作过程中,钻井液对钻头体表面的冲洗、冷却和润滑是保证钻头正常工作的一个非常重要的条件。对PDC钻头而言,水力结构(主要是中心水眼和冠部水道)设计的重要性尤其突出。以前,对钻头水力系统研究只能通过实验的方法进行,研究周期长、成本高、结构调整不方便,而数值模拟的方法在几年前还不成熟,甚至静态的复杂结构流场问题基本无法解决。为此,在提出PDC钻头水力结构优化设计原则的基础上,对PDC钻头的三维流场进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的喷嘴布置位置、直径、数量以及切削齿对流场的影响。计算结果表明,原设计在喷嘴布置位置和喷射角度上存在不足,以此为基础进行了水力结构的优化设计。文中的研究成果成功地应用在新型钻头水力结构的设计中,研究方法为PDC钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。 展开更多
关键词 钻井 pdc钻头 计算流体动力学 数值模拟 优化设计
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